JP2002098867A - Optical cable - Google Patents

Optical cable

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JP2002098867A
JP2002098867A JP2001242110A JP2001242110A JP2002098867A JP 2002098867 A JP2002098867 A JP 2002098867A JP 2001242110 A JP2001242110 A JP 2001242110A JP 2001242110 A JP2001242110 A JP 2001242110A JP 2002098867 A JP2002098867 A JP 2002098867A
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optical fiber
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Arthur F Judy
エフ ジュディ アーサー
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Lucent Technologies Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To harmonize the necessity of high power density for increasing Raman amplifier efficiency with that of low power density for reducing nonlinear operation in an optical transmission system. SOLUTION: The optical cable is characterized in that it has one or more single mode optical fibers of a first type and one or more optical fibers of a second type, that both types of optical fibers are suitable for transmitting optical signals at a system wavelength λs, and that the effective cross section of the first type optical fiber is substantially larger than that of the second type. In such a cable structure, it is desirable that the optical fiber of the large effective cross section (i.e., Aeff>=70 μm2) and that of the small effective cross section (i.e., Aeff<=60 μm2) are contained in the same numbers in the same cable. In addition, a variety of cable structure can contain, for example, a planar array of optical fibers bound together by a matrix material and a fiber group enclosed within one or more plastic tubes.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバを使用す
る情報伝送に関する。更に詳細には、本発明は光ファイ
バの設計に関する。
[0001] The present invention relates to information transmission using an optical fiber. More particularly, the invention relates to optical fiber design.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信は光ファイバで利用できる超広帯
域幅により飛躍的な発展を遂げている。このような帯域
幅によれば、何千もの電話会話とテレビチャンネルを、
高品質ガラス材料から形成された髪の毛ほどの細さの光
ファイバを介して同時に伝送することができる。それに
も拘わらず、電気信号と同様に、光信号も伝送中に損失
を被るので、増幅の必要性は伝送すべき光信号のパワー
を増大させることにより低下させることができるが、そ
れでもなお定期的に増幅しなければならない。高光パワ
ーを処理する際、高パワー密度に付随する非線形作用を
避けるために、大きな有効断面積を有するファイバが開
発されている。
2. Description of the Related Art Optical communications have made tremendous progress due to the ultra-wide bandwidth available in optical fibers. According to such bandwidth, thousands of phone conversations and TV channels,
It can be transmitted simultaneously through an optical fiber as thin as hair made of high quality glass material. Nevertheless, as with electrical signals, optical signals also suffer losses during transmission, so the need for amplification can be reduced by increasing the power of the optical signal to be transmitted, but still periodically Must be amplified. Fibers with large effective cross-sections have been developed to handle the nonlinear effects associated with high power densities when processing high optical powers.

【0003】光増幅は、光信号を電気信号に変換し、こ
れを増幅し、次いで、光信号に再変換するよりも費用対
効果の点で遙かに優れている。光増幅方法の一例は、
光ファイバの全長にわたって、エルビウム又はプラセオ
ジムのような希土類元素をドーピングし、増幅すべき
光ファイバの波長と異なる波長で光ファイバの全長にわ
たって光エネルギーをポンピングし、そして希土類元
素がドープされたファイバの全長に沿って光信号を伝播
し、その信号自体の周波数でエネルギーを抽出する。エ
ルビウムがドープされた光ファイバを使用し、(Er3+
ドーパントイオンが遷移する)1550nmの波長を有
する光信号を増幅する。一方、プラセオジムは1310
nm領域で有用である。このような増幅器は、従来の電
子増幅方法よりも遙かに優れた改善効果を示すが、この
ような光増幅器の値段は非常に高い。例えば、$25,
000〜$50,000である。更に、エルビウム増幅
器は1台又は2台のレーザ・ダイオード励起により駆動
しなければならない。従って、励起が止まると、全ての
システムがダウンする。(エルビウムは透過的に消失さ
れないが、エルビウムは、信号が減衰するときにその信
号を吸収するプレレベル・レーザを使用する。)プラセ
オジム増幅器も大体同じような問題点を有するが、この
他に、砕けやすく、壊れやすいフッ素系ファイバから形
成されていることである。
[0003] Optical amplification is much more cost effective than converting an optical signal to an electrical signal, amplifying it, and then reconverting it to an optical signal. One example of an optical amplification method is
Doping a rare earth element such as erbium or praseodymium over the entire length of the optical fiber, pumping light energy over the entire length of the optical fiber at a wavelength different from the wavelength of the optical fiber to be amplified, and Propagates an optical signal along with and extracts energy at the frequency of the signal itself. Using an optical fiber doped with erbium, (Er 3+
Amplify an optical signal having a wavelength of 1550 nm (where the dopant ions transition). On the other hand, Praseodymium is 1310
Useful in the nm range. While such amplifiers provide much better improvements than conventional electronic amplification methods, the cost of such optical amplifiers is very high. For example, $ 25,
000 to $ 50,000. In addition, erbium amplifiers must be driven by one or two laser diode pumps. Thus, when the excitation stops, all systems go down. (Erbium does not penetrate transparently, but erbium uses a pre-level laser to absorb the signal as it attenuates.) Praseodymium amplifiers have roughly the same problems, but in addition, It is made of a friable fiber that is fragile and fragile.

【0004】別の光増幅方法は、誘導ラマン散乱(SR
S)として知られている現象を利用する。この光増幅方
法の有用な利点は、低コスト(例えば、$3000〜
$4000)、全ての波長における運用性、増幅用
の透過性ファイバ自体の使用などである。実際、この方
法はファイバの材料の固有特性に依拠し、エルビウムな
どのような特別なドーパントがファイバ内に存在するこ
とを必要としない。従って、光伝送システムではラマン
増幅を使用することが非常に望ましい。
[0004] Another optical amplification method is stimulated Raman scattering (SR).
Utilize a phenomenon known as S). A useful advantage of this optical amplification method is low cost (e.g., $ 3000-
$ 4000), operability at all wavelengths, use of the transparent fiber itself for amplification, etc. In fact, this method relies on the intrinsic properties of the fiber material and does not require that special dopants, such as erbium, be present in the fiber. Therefore, it is highly desirable to use Raman amplification in optical transmission systems.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ラマン増幅は、伝送媒
体への光励起信号の導入を伴う。また、所定の励起パワ
ーについて、ラマン増幅効率は光パワー密度が増大する
のに応じて増大する。しかし、ファイバのパワー密度が
大きくなり過ぎると、光伝送信号は望ましからざる非線
形作用を被る。従って、光伝送システムにおけるラマン
増幅器効率を増大させる高パワー密度の必要性と、非線
形作用を低減させる低パワー密度の必要性とを調和させ
ることが望ましい。
Raman amplification involves the introduction of an optical excitation signal into the transmission medium. Also, for a given pump power, the Raman amplification efficiency increases as the optical power density increases. However, if the power density of the fiber becomes too large, the optical transmission signal experiences undesirable nonlinear effects. Therefore, it is desirable to balance the need for high power density to increase Raman amplifier efficiency in optical transmission systems with the need for low power density to reduce nonlinear effects.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記課題は、第一のタイ
プの1本以上の単一モード光ファイバと第二のタイプの
1本以上の光ファイバとを有し、両方のタイプの光ファ
イバともシステム波長λsにおいて光信号を伝送するの
に好適であり、第一のタイプの光ファイバの有効断面積
は第二のタイプの光ファイバの有効断面積よりもかなり
大きいことを特徴とする本発明のケーブルにより解決さ
れる。
SUMMARY OF THE INVENTION The object comprises one or more single mode optical fibers of a first type and one or more optical fibers of a second type, both types of optical fibers. both are suitable for transmitting optical signals in a system wavelength lambda s, the effective cross-sectional area of the first type of optical fiber is characterized by substantially greater than the effective cross-sectional area of the second type of optical fiber It is solved by the cable of the invention.

【0007】本発明の例証的な実施態様により様々なケ
ーブル構造を示す。このようなケーブル構造では、大有
効断面積ファイバ(すなわち、Aeff≧70μm2)と小
有効断面積ファイバ(すなわち、Aeff≦60μm2)と
を同じ本数だけ同じケーブル内に含有することが好まし
い。更に、様々なケーブル構造は、マトリックス材料に
より一緒に結束された平面状アレイ及び1本以上のプラ
スチックチューブ内に包封されたファイバ群などを含む
こともできる。
[0007] Various cable configurations are shown according to exemplary embodiments of the present invention. In such a cable structure, it is preferable to include the same number of large effective area fibers (ie, A eff ≧ 70 μm 2 ) and small effective area fibers (ie, A eff ≦ 60 μm 2 ) in the same cable. . Further, various cable structures may include a planar array tied together by a matrix material and a group of fibers encapsulated in one or more plastic tubes.

【0008】本発明の例証的な実施態様では、前記の光
ケーブルは、光伝送信号が第一のタイプの光ファイバの
一方の端部に接続されるラマン増幅光伝送システム内で
配備される。このファイバの他方の端部は第二のタイプ
の光ファイバに接続される。光励起信号は第二の光ファ
イバに結合される。光励起信号は第二の光ファイバに誘
導ラマン散乱を起こさせ、それにより、光伝送信号の増
幅を起こさせる。好ましくは、光励起信号は、光伝送信
号の方向と反対の方向の第二の光ファイバに沿って伝播
する。
In an exemplary embodiment of the invention, the optical cable is deployed in a Raman amplified optical transmission system where an optical transmission signal is connected to one end of an optical fiber of a first type. The other end of the fiber is connected to a second type of optical fiber. The optical excitation signal is coupled to a second optical fiber. The optical excitation signal causes stimulated Raman scattering in the second optical fiber, thereby causing amplification of the optical transmission signal. Preferably, the optical excitation signal propagates along the second optical fiber in a direction opposite to the direction of the optical transmission signal.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】用語の定義 当業者に一般的に使用される用語を下記のように定義す
る。 (1)有効断面積(Aeff) 単一モード光ファイバについて指定される光属性であ
り、下記の式により定義される。 Aeff=2π(∫0 2rdr)2/(∫0 4rdr) (式中、Eは伝播される光に関連する電界である)実際
問題として、有効断面積は下記の式のマッピング関数に
応じたファイバのモード野直径に関連する。 Aeff=kπ(MFD/2)2 (式中、kはフィッティング係数である) (2)モード野直径(MFD) 単一モードファイバにおける被ガイド光パワー強度の幅
の尺度である。大抵の単一モードファイバの場合、強度
対半径位置の形状は一般的に、通常のガウス曲線又は鈴
形状の曲線になる。強度が1/e2=0.135ピーク
値にまで低下する半径はモード野半径と呼ばれる。この
半径を2倍するとMFDが得られる。 (3)大有効断面積 本発明の目的のために、Aeff≧70μm2である光ファ
イバ。 (4)小有効断面積 本発明の目的のために、Aeff≦60μm2である光ファ
イバ。 (5)誘導ラマン散乱(SRS) 光と光ファイバの分子振動との間の相互作用。 (6)システム波長(λs) 単一の光チャネルの中心波長又は光増幅器の増幅帯域内
に存在する一群の光チャネルの平均中心波長。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Terminology The terms commonly used by those skilled in the art are defined as follows. (1) Effective area (A eff ) This is an optical attribute specified for a single mode optical fiber, and is defined by the following equation. A eff = 2π (∫ 0 E 2 rdr) 2 / (∫ 0 E 4 rdr) (where E is the electric field associated with the propagated light) In practice, the effective area is Of the mode field diameter of the fiber according to the mapping function of A eff = kπ (MFD / 2) 2 (where k is a fitting coefficient) (2) Mode field diameter (MFD) A measure of the width of the guided light power intensity in a single mode fiber. For most single mode fibers, the shape of the intensity versus radius position will generally be a regular Gaussian or bell-shaped curve. The radius at which the intensity drops to the 1 / e 2 = 0.135 peak value is called the mode field radius. If this radius is doubled, an MFD is obtained. (3) Large effective area For the purposes of the present invention, an optical fiber with A eff ≧ 70 μm 2 . (4) Small effective area For the purposes of the present invention, an optical fiber where A eff ≦ 60 μm 2 . (5) Stimulated Raman scattering (SRS) Interaction between light and molecular vibrations of an optical fiber. (6) System wavelength (λ s ) The center wavelength of a single optical channel or the average center wavelength of a group of optical channels present in the amplification band of an optical amplifier.

【0010】単一のケーブルが特定の伝送システムで必
要とされる異なる全ての種類のファイバを含む場合、光
ファイバの製造者及び配線工事者は利益を得る。本発明
は、ラマン励起光伝送システムで好都合に使用できる光
ファイバである。このようなポンピングにより、光ファ
イバは少量の増幅を行うことができる。これはしばし
ば、補助光増幅器により増大される。ラマン増幅器と共
に、大有効断面積ファイバと小有効断面積ファイバの両
方を使用することにより、一層長い伝送スパンが補助増
幅器が必要とされる前に可能である。また、単一のケー
ブルが大有効断面積ファイバと小有効断面積ファイバの
両方を包含する場合、在庫目録は減少され、かつ、配線
実装は簡単になる。ファイバの有効断面積とラマン増幅
との概要を説明する。
[0010] If a single cable contains all the different types of fibers required in a particular transmission system, optical fiber manufacturers and wiring contractors benefit. The present invention is an optical fiber that can be advantageously used in a Raman pump light transmission system. Such pumping allows the optical fiber to provide a small amount of amplification. This is often augmented by auxiliary optical amplifiers. By using both large and small effective area fibers with Raman amplifiers, longer transmission spans are possible before auxiliary amplifiers are needed. Also, if a single cable contains both large and small effective area fibers, inventory is reduced and wiring implementation is simplified. An outline of the effective area of the fiber and Raman amplification will be described.

【0011】ファイバ有効断面積 前記のように、有効断面積は単一モード光ファイバにつ
いて指定される光属性であり、下記の式により定義され
る。 Aeff=2π(∫0 2rdr)2/(∫0 4rdr) (式中、Eは伝播される光に関連する電界である。)実
際問題として、有効断面積は、マッピング関数に応じた
ファイバのモード野直径に関連する。このマッピング関
数により、或る属性の測定結果を使用し、所定のファイ
バに関する別の属性の値を予測する。所定のファイバの
タイプ及びデザインについて、MFDを使用し、特定の
ファイバのタイプ及びデザインに特定のマッピング関数
により有効断面積を予測することができる。マッピング
関数は、実験を繰り返すことにより生成される。この実
験では、MFD及びファイバタイプの両方の値のスペク
トルを表すファイバのサンプルを選択し、そして、この
サンプル内のファイバをMFD及びAeffの両方につい
て測定する。フィッティング係数を決定するために線形
回帰を使用することができる。これは下記の式により定
義される。 Aeff=kπ(MFD/2)2 単一モード光ファイバの有効断面積の測定は、TIA/
EIA−455−132−Aとして公報発行されるべき
FTOP−132に詳細に説明されている。
Effective Area of Fiber As described above, the effective area is an optical attribute specified for a single mode optical fiber and is defined by the following equation: (4 rdr ∫ 0 ∞ E) ( wherein, E is an electric field associated with light propagated.) A eff = 2π (∫ 0 ∞ E 2 rdr) 2 / In practice, the effective cross-sectional area, the mapping It is related to the mode field diameter of the fiber as a function of function. The mapping function uses the measurement of one attribute to predict the value of another attribute for a given fiber. For a given fiber type and design, the MFD can be used to predict the effective area by a mapping function that is specific to a particular fiber type and design. The mapping function is generated by repeating an experiment. In this experiment, a sample of fiber that represents a spectrum of both MFD and fiber type values is selected, and the fiber in this sample is measured for both MFD and Aeff . Linear regression can be used to determine fitting coefficients. It is defined by the following equation: A eff = kπ (MFD / 2) 2 The measurement of the effective area of a single-mode optical fiber is calculated by TIA /
This is described in detail in FTOP-132, which is to be published as EIA-455-132-A.

【0012】ラマン増幅器 信号輻射線の増幅のために、光信号と伝播媒体(例え
ば、光ファイバ)との間の非線形相互作用(NLI)を
原則として使用できることは周知である。光ファイバN
LI増幅器はファイバの材料の固有特性を利用し、エル
ビウムなどのような特定のドーパントがファイバ内に存
在することを必要としない。単一の光ファイバで複数の
波長を伝送する場合、波長間で信号エネルギーを伝送す
ることができる幾つかの非線形機構が存在する。SRS
は光と分子振動との間の非線形パラメトリック相互作用
である。光ファイバ内に発射された光は部分的に散乱さ
れ、周波数がダウンシフトされる。光周波数の変化は、
分子振動周波数に対応する。SRSは誘導ブリュアン散
乱(SBS)に類似しているが、順方向又は逆方向の何
れかで起こすことができる。ラマン利得係数は、ブリュ
アン利得係数よりも約3桁程度小さい。従って、単一チ
ャネルシステムでは、SRS閾値は、SBS閾値よりも
約3桁程度大きい。しかし、12THz又は120nm
程度のSRSの利得帯域幅はSBSの利得帯域幅よりも
遙かに大きい。SRSの更に詳細な説明は、Optical Fi
ber Transmission Systems Using Stimulated Raman Sc
attering: Theory, by Kiyofumi Mochizuki, Journal o
f Lightwave Technology, Vol. LT-3, No.3, June 1985
に記載されている。
It is well known that a nonlinear interaction (NLI) between an optical signal and a propagation medium (eg, an optical fiber) can be used in principle for amplification of Raman amplifier signal radiation. Optical fiber N
LI amplifiers take advantage of the intrinsic properties of the fiber material and do not require that certain dopants, such as erbium, be present in the fiber. When transmitting multiple wavelengths on a single optical fiber, there are several non-linear mechanisms that can transmit signal energy between wavelengths. SRS
Is the nonlinear parametric interaction between light and molecular vibration. Light launched into the optical fiber is partially scattered and downshifted in frequency. The change in optical frequency is
Corresponds to molecular vibration frequency. SRS is similar to stimulated Brillouin scattering (SBS), but can occur in either the forward or reverse direction. The Raman gain coefficient is about three orders of magnitude smaller than the Brillouin gain coefficient. Thus, in a single channel system, the SRS threshold is about three orders of magnitude greater than the SBS threshold. However, 12 THz or 120 nm
The gain bandwidth of the SRS is much larger than the gain bandwidth of the SBS. For a more detailed description of SRS, see Optical Fi
ber Transmission Systems Using Stimulated Raman Sc
attering: Theory, by Kiyofumi Mochizuki, Journal o
f Lightwave Technology, Vol.LT-3, No.3, June 1985
It is described in.

【0013】図1は増幅用にSRSを使用する光伝送シ
ステム100の模式的構成図である。送信機10は、例
えば、1550nm波長領域の光伝送信号(λs)を発
生する。この信号は増幅が必要となる前に光ファイバ1
1及び12に沿って数十Kmもの距離を伝播する。ラマ
ン増幅は、λsと異なる波長を有する光励起信号(λp
を波長分割マルチプレクサ(WDM)15を介して伝送
ファイバ12に導入することにより行われる。光励起信
号は信号伝播方向とは逆方向に伝送されることが好まし
い。従って、これは「逆方向ポンピング」として知られ
ている。米国特許出願第08/683044号明細書に
記載されているように、逆方向ポンピングは順方向ポン
ピングよりも好ましい。なぜなら、逆方向ポンピング
は、励起消耗変調に付き物の漏話を大幅に低減するから
である。それにも拘わらず、光ファイバ12の順方向ポ
ンピングも、本発明による光伝送システムにおいて企図
される対象である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical transmission system 100 that uses an SRS for amplification. The transmitter 10 generates, for example, an optical transmission signal (λ s ) in a wavelength region of 1550 nm. This signal is sent to optical fiber 1 before amplification is required.
It travels distances of tens of kilometers along 1 and 12. Raman amplification is an optical pump signal (λ p ) having a wavelength different from λ s
Is introduced into the transmission fiber 12 via the wavelength division multiplexer (WDM) 15. Preferably, the optical excitation signal is transmitted in a direction opposite to the signal propagation direction. This is therefore known as "reverse pumping". As described in U.S. patent application Ser. No. 08 / 683,044, reverse pumping is preferred over forward pumping. This is because reverse pumping greatly reduces the crosstalk associated with excitation depletion modulation. Nevertheless, forward pumping of the optical fiber 12 is also contemplated in an optical transmission system according to the present invention.

【0014】ラマン効果によるファイバ内における増幅
は、光励起信号λpと光伝送信号λsとの間の波長分離が
正確に行われたときに可能である。溶融シリカファイバ
の場合、十分な励起パワー(30mW以上)が印加され
たときに、比較的広い周波数帯域にわたって、顕著なラ
マン増幅が行われる。得られるラマン利得量はファイバ
に印加される励起パワー量に正比例する。
Amplification in the fiber by the Raman effect is possible when the wavelength separation between the optical pump signal λ p and the optical transmission signal λ s has been performed accurately. In the case of a fused silica fiber, when a sufficient pumping power (30 mW or more) is applied, remarkable Raman amplification is performed over a relatively wide frequency band. The amount of Raman gain obtained is directly proportional to the amount of pump power applied to the fiber.

【0015】図2は、分光器で使用される測定単位であ
るTHzとcm-1の単位で示される、励起信号と伝送信
号との間のチャネル分離の関数として、溶融シリカファ
イバのラマン利得係数を示すグラフ図である。図2に示
されるラマン利得係数は、約1.55μmの光伝送波長
と励起信号及び伝送信号の整合信号偏光に適用する。ス
クランブル偏光の場合、この係数は図示された値の約半
分にまで低下される。励起周波数が伝送周波数よりも低
い約12THz(400cm-1)である時に、利得曲線
はピークに達する。このピークにおける利得係数は約7
×10-12cm/Wである。光伝送システムにおけるS
RSによる、一層長い波長の信号は一層短い波長の信号
により増幅される。120nmを超えると顕著な低下が
見られるが、SRSは140nm以下までの波長で分離
されたチャネルを結合する。1.55μm領域で伝播す
る光伝送信号の場合、このことは、1430nm〜15
50nmの間の波長を有する全ての信号は、図2に示さ
れるように、エネルギーを光信号に移すことができるこ
とを意味する。
FIG. 2 shows the Raman gain factor of a fused silica fiber as a function of the channel separation between the excitation and transmission signals, expressed in units of THz and cm −1 , the units of measurement used in the spectrometer. FIG. The Raman gain factor shown in FIG. 2 applies to an optical transmission wavelength of about 1.55 μm and a matching signal polarization of the pump and transmission signals. For scrambled polarization, this factor is reduced to about half the value shown. The gain curve peaks when the excitation frequency is about 12 THz (400 cm -1 ), which is lower than the transmission frequency. The gain factor at this peak is about 7
× 10 −12 cm / W. S in optical transmission system
The longer wavelength signal from the RS is amplified by the shorter wavelength signal. While there is a significant decrease above 120 nm, SRS combines channels separated at wavelengths up to 140 nm or less. For an optical transmission signal propagating in the 1.55 μm region, this means that
All signals having a wavelength between 50 nm mean that energy can be transferred to the optical signal, as shown in FIG.

【0016】本発明の好ましい実施態様では、1429
nm、1446nm、1470nm及び1491nmの
波長を有する励起信号は、波長分割多重化光伝送信号に
ラマン増幅の広範で平坦な帯域を付与するために同時に
使用される。各励起信号は異なるパワーレベルを有す
る。累積パワーは約600mWである。更に、ラマン増
幅器は、連続使用のために複数のレーザ・ダイオードに
よっても駆動させることができる。或るレーザ・ダイオ
ードが動作を止めても、他のレーザ・ダイオードがファ
イバへ増幅用のパワーを供給し続ける。
In a preferred embodiment of the present invention, 1429
Excitation signals having wavelengths of nm, 1446 nm, 1470 nm and 1491 nm are used simultaneously to provide a wide and flat band of Raman amplification to the wavelength division multiplexed optical transmission signal. Each excitation signal has a different power level. The accumulated power is about 600 mW. Further, the Raman amplifier can be driven by multiple laser diodes for continuous use. If one laser diode stops operating, the other laser diode will continue to provide amplification power to the fiber.

【0017】或る方向では、WDM15は単一の入力ポ
ートからの信号を波長に応じて複数の出力ポートに経路
指定し、他の方向では、複数の入力ポートからの異なる
波長の信号を単一の出力ポートへ経路指定する。従っ
て、光伝送信号λsは、ファイバ12から受信機20の
方向に向かって経路指定され、光励起信号λpはラマン
増幅器16からファイバ12の方向に向かって経路指定
される。本発明によれば、光ファイバ11及び12はそ
れぞれ異なり、光ファイバ11は高強度を有する光伝送
信号に適合するように選択され、光ファイバ12は効率
的な方法でラマン増幅を高めるように選択される。
In one direction, WDM 15 routes signals from a single input port to multiple output ports according to wavelength, and in another direction, a single signal of different wavelengths from multiple input ports. Route to the output port of Accordingly, the optical transmission signal λ s is routed from the fiber 12 toward the receiver 20 and the optical pump signal λ p is routed from the Raman amplifier 16 toward the fiber 12. According to the present invention, the optical fibers 11 and 12 are each different, the optical fiber 11 is selected to be compatible with optical transmission signals having high intensity, and the optical fiber 12 is selected to enhance Raman amplification in an efficient manner. Is done.

【0018】ラマン増幅は、高パワー密度により増強さ
れる非線形作用である。これは、所定の励起パワーの場
合、分子が増幅をもたらす光ファイバの有効断面積を減
少させることにより増幅が高められることを意味する。
これは図3に明確に例証されている。図3は、異なる有
効断面積を有する光ファイバについてラマン増幅を用い
る光伝送システムにおける光パワー対距離の関係を示す
グラフ図である。光伝送信号は距離「0km」のところ
で光ファイバに発射され、ラマンポンピングは距離「8
0km」のところでファイバに適用される。曲線301
−304は、発射部位からの距離の関数として光伝送パ
ワーがどのように減少するかを示すグラフ図である。曲
線304は、ラマン増幅の無いシステムを示し、曲線3
01−303はラマンポンピングが適用されるシステム
に関する。増幅は、ファイバの有効断面積の関数として
反比例して変化するこのようなポンピングによりもたら
される。有効断面積が小さくなればなるほど、増幅は大
きくなる。曲線301はA eff=55μm2である光ファ
イバを示す。曲線302はAeff=72μm2である光フ
ァイバを示す。曲線303はAeff=82μm2である光
ファイバを示す。
Raman amplification is enhanced by high power density
Is a non-linear action. This is the field for a given pump power.
Molecules reduce the effective cross-sectional area of the optical fiber that causes amplification.
It means that the amplification is enhanced by reducing the amount.
This is clearly illustrated in FIG. FIG.
Using Raman amplification for optical fiber with effective cross section
The relationship between optical power and distance in an optical transmission system
FIG. Optical transmission signal at distance "0km"
Is launched into the optical fiber at a distance of
0 km "applies to the fiber. Curve 301
-304 is an optical transmission path as a function of distance from the launch site.
FIG. 4 is a graph showing how power is reduced. Song
Line 304 shows the system without Raman amplification, curve 3
01-303 is a system to which Raman pumping is applied
About. Amplification is a function of the effective area of the fiber
Such pumping, which varies inversely,
Is done. The smaller the effective area, the greater the amplification
It will be good. Curve 301 is A eff= 55 μmTwoIs the light fa
Show Iva. Curve 302 is Aeff= 72 μmTwoThe light
Indicates a fiber. Curve 303 is Aeff= 82 μmTwoIs the light
2 shows a fiber.

【0019】好都合なことに、光信号対雑音比率(OS
NR)もファイバの有効断面積の関数として反比例して
変化する。図4に示されるように、有効断面積が小さく
なればなるほど、OSNRは大きくなる。図4は、異な
る有効断面積を有する光ファイバのラマン増幅における
光信号対雑音比率を示すグラフ図である。曲線401は
eff=55μm2である光ファイバを示す。曲線402
はAeff=72μm2である光ファイバを示す。曲線40
3はAeff=82μm2である光ファイバを示す。従っ
て、ラマン増幅が望まれる場合、小さな有効断面積を有
する光ファイバを使用することが非常に効果的である。
Advantageously, the optical signal to noise ratio (OS
NR) also varies inversely as a function of the effective area of the fiber. As shown in FIG. 4, the smaller the effective area, the larger the OSNR. FIG. 4 is a graph showing an optical signal-to-noise ratio in Raman amplification of optical fibers having different effective areas. Curve 401 shows an optical fiber where A eff = 55 μm 2 . Curve 402
Indicates an optical fiber in which A eff = 72 μm 2 . Curve 40
Reference numeral 3 denotes an optical fiber where A eff = 82 μm 2 . Therefore, when Raman amplification is desired, it is very effective to use an optical fiber having a small effective area.

【0020】これに対して、大有効断面積を有する光フ
ァイバは、一層大きな信号パワーを、非線形作用が行わ
れる前に、ファイバに印加することができる。高信号パ
ワーは明らかに望ましい。なぜなら、この高信号パワー
により、光信号を増幅が必要とされる前に更に遠くに伝
播させることができるからである。明らかに、大有効断
面積ファイバ及び小有効断面積ファイバの両方とも、ラ
マン増幅が使用されるべき光伝送システムにおいて望ま
しい。本発明の好ましい実施態様では、図5に示される
ように、大有効断面積ファイバ及び小有効断面積ファイ
バの両方とも、単一のケーブル内に包含されている。図
5に示されるように、頑丈な光ケーブル構造500内に
複数のファイバ束50−1,50−2を有する。この図
において、ファイバ束50−1は、例えば、大きな有効
断面積を有する一群の光ファイバからなり、ファイバ束
50−2は小さな有効断面積を有する一群の光ファイバ
からなる。ケーブル500は、様々なタイプのファイバ
束を包含することができる。重要なことは、このケーブ
ルが大きな有効断面積を有する複数のファイバと小さな
有効断面積を有する複数のファイバを包含することであ
る。
On the other hand, an optical fiber having a large effective area allows a greater signal power to be applied to the fiber before the nonlinear action is performed. High signal power is clearly desirable. This is because this high signal power allows the optical signal to propagate further away before amplification is required. Obviously, both large and small effective area fibers are desirable in optical transmission systems where Raman amplification is to be used. In a preferred embodiment of the present invention, both the large effective area fiber and the small effective area fiber are contained in a single cable, as shown in FIG. As shown in FIG. 5, a plurality of fiber bundles 50-1 and 50-2 are provided in a sturdy optical cable structure 500. In this figure, the fiber bundle 50-1 is composed of, for example, a group of optical fibers having a large effective area, and the fiber bundle 50-2 is composed of a group of optical fibers having a small effective area. Cable 500 can include various types of fiber bundles. What is important is that the cable include a plurality of fibers having a large effective area and a plurality of fibers having a small effective area.

【0021】図5は更に、本発明による実際的なケーブ
ル構造を詳細に示している。光ケーブル500は、結束
糸51によりユニットとして一体化されたファイバ束5
0−1,50−2を包含する。結束糸51は一般的に、
識別目的のために着色されている。これらのファイバ束
は管状部材52内に配置されている。この管状部材52
は例えば、ポリ塩化ビニル又はポリエチレンなどのよう
なプラスチック材料から形成されている。場合により、
ゲル状の充填材を用いて、管状部材52の内部領域を満
たし、水の侵入を阻止すると共に、ファイバの保護緩衝
材とすることができる。管状部材52の周囲は吸水性テ
ープ53と、例えば、ポリエチレン材料からなる外部ジ
ャケット55である。吸水性テープ53と外部ジャケッ
ト55との間には補強部材54が配設されている。これ
らの補強部材は金属又は誘電体からなり、光ファイバを
引っ張り応力及び/又は圧縮応力から保護するための使
用される。この引っ張り応力及び/又は圧縮応力はケー
ブルの取り扱い中及び通常の使用状態でケーブルに付加
される。ケーブル500の構造及び適当な充填材に関す
る更に一層詳細な説明は米国特許第4844575号公
報に記載されている。ファイバ束が図6に示されるよう
なリボン状のものに置き換えられても、この同一の一般
的ケーブル構造を使用することができる。
FIG. 5 further details a practical cable structure according to the invention. The optical cable 500 is a fiber bundle 5 integrated as a unit by a binding yarn 51.
0-1, 50-2. The binding yarn 51 is generally
Colored for identification purposes. These fiber bundles are arranged in a tubular member 52. This tubular member 52
Is formed from a plastic material such as, for example, polyvinyl chloride or polyethylene. In some cases,
A gel-like filler can be used to fill the interior region of the tubular member 52, prevent water from entering, and serve as a protective buffer for the fiber. Around the tubular member 52 is a water absorbing tape 53 and an outer jacket 55 made of, for example, a polyethylene material. A reinforcing member 54 is provided between the water absorbing tape 53 and the outer jacket 55. These reinforcing members are made of metal or dielectric and are used to protect the optical fiber from tensile and / or compressive stress. This tensile and / or compressive stress is applied to the cable during handling and in normal use of the cable. A more detailed description of the structure of the cable 500 and suitable fillers is provided in U.S. Patent No. 4,844,575. This same general cable structure can be used if the fiber bundle is replaced by a ribbon as shown in FIG.

【0022】図6は、マトリックス材料中に配設された
光ファイバの平面状アレイからなるケーブル600を示
す。このようなケーブルはしばしば「リボン」と呼ばれ
る。ここでは、8本の光ファイバが2つの群60−1と
60−2に分割されて図示されている。例えば、群60
−1は大きな有効断面積を有する4本の光ファイバから
なり、群60−2は小さな有効断面積を有する4本の光
ファイバからなる。識別し易くするため、各個別の光フ
ァイバは異なる着色が施されている。更に、リボン60
0は、どのファイバが正の分散を有し、どのファイバが
負の分散を有するか識別するためのマーキングを有する
こともできる。例えば、リボン600の明るい着色部分
61は大きな有効断面積のファイバを包含し、リボン6
00の暗い着色部分62は小さな有効断面積のファイバ
を包含する。本発明を実施する際には、同じケーブル内
に大きな有効断面積のファイバと小さな有効断面積のフ
ァイバをそれぞれ同数含む必要は必ずしも無いが、同数
であることが好ましい。更に、大きな有効断面積のファ
イバと小さな有効断面積のファイバをそれぞれ同数含む
リボンを製造することにより、1つのタイプのリボンだ
けしか製造する必要がない。
FIG. 6 shows a cable 600 consisting of a planar array of optical fibers disposed in a matrix material. Such cables are often called "ribbons". Here, eight optical fibers are shown divided into two groups 60-1 and 60-2. For example, group 60
-1 is composed of four optical fibers having a large effective area, and the group 60-2 is composed of four optical fibers having a small effective area. For ease of identification, each individual optical fiber is colored differently. Further, the ribbon 60
The 0 may also have a marking to identify which fibers have positive dispersion and which fibers have negative dispersion. For example, the brightly colored portion 61 of the ribbon 600 contains fibers with a large effective area and the ribbon 6
The dark colored portion 62 of 00 contains fibers of small effective area. In practicing the present invention, it is not always necessary to include the same number of fibers having a large effective area and the same number of fibers having a small effective area in the same cable, but preferably the same number. Further, by manufacturing ribbons that contain the same number of large effective area fibers and small effective area fibers, only one type of ribbon need be manufactured.

【0023】本発明の好ましい実施態様では、リボン6
00は長手方向に延びる光ファイバの平行な共面アレイ
からなる。各光ファイバは塗料の内側層とフォト側層内
に被包され、着色識別子が付けられる。マトリックス結
合材65は光ファイバ間の隙間を埋め、これら光ファイ
バを一緒に結合して単一のユニットにする。結合材65
は弾性率γを有する。この値はファイバの外側被膜の弾
性率よりも低く、内側被膜の弾性率よりも高い(すなわ
ち、109Pa>γ>106Pa)。これにより、好都合
な或る程度のファイバ間運動が可能となる。好適な結合
材は米国特許第4900126号公報に記載されてい
る。
In a preferred embodiment of the present invention, the ribbon 6
00 comprises a parallel coplanar array of longitudinally extending optical fibers. Each optical fiber is encapsulated in an inner layer of paint and a photo-side layer and is provided with a colored identifier. Matrix coupling material 65 fills the gaps between the optical fibers and couples the optical fibers together into a single unit. Bonding material 65
Has an elastic modulus γ. This value is lower than the modulus of the outer coating of the fiber and higher than the modulus of the inner coating (ie, 10 9 Pa>γ> 10 6 Pa). This allows for some convenient fiber-to-fiber movement. Suitable binders are described in U.S. Pat. No. 4,900,126.

【0024】前記のように、高パワー光信号の伝送用に
は、パワー密度及び非線形性が低減されるので、大有効
断面積ファイバを使用することが望ましい。逆に、小有
効断面積ファイバはラマンポンピングが導入されるファ
イバ位置において望ましい。なぜなら、励起エネルギー
のパワー密度が増大するときに、増幅が高まるからであ
る。これら2つの明らかに矛盾した要望は、信号エネル
ギーが高いところで大有効断面積ファイバを使用し、逆
ラマンポンピングに沿って信号エネルギーが低いところ
で小有効断面積ファイバを使用することにより解決され
る。従って、或る地点(交差点)において、大有効断面
積ファイバと小有効断面積ファイバとを相互接続するこ
とが必要である。このような相互接続を図7に示す。大
有効断面積ファイバ60−1は接続75を介して小有効
断面積ファイバ60−2と接続される。このような接続
は公知慣用のファイバ相互接続により行うことができ
る。このような接続は例えば、Stephen C.Mettler et a
l. in "Optical Fiber Splicing," Optical Fiber Tele
communications II,(Stewart E. Miller at al. editor
s, 1988), pp.263-300に記載されている。一方のリボン
600の明色部分61と別のリボン600の暗色部分6
2の接続はケーブルスパンの中間点で行うことが好まし
い。
As described above, for transmission of a high-power optical signal, it is desirable to use a fiber having a large effective area because the power density and the nonlinearity are reduced. Conversely, small effective area fibers are desirable at the fiber locations where Raman pumping is introduced. This is because amplification increases when the power density of the excitation energy increases. These two apparently conflicting needs are solved by using a large effective area fiber where the signal energy is high and using a small effective area fiber where the signal energy is low along reverse Raman pumping. Therefore, it is necessary to interconnect large effective area fibers and small effective area fibers at a certain point (intersection). Such an interconnect is shown in FIG. The large effective area fiber 60-1 is connected to the small effective area fiber 60-2 via the connection 75. Such connections can be made by known and conventional fiber interconnections. Such a connection is, for example, Stephen C. Mettler et a
l. in "Optical Fiber Splicing," Optical Fiber Tele
communications II, (Stewart E. Miller at al. editor
s, 1988), pp. 263-300. The light-colored portion 61 of one ribbon 600 and the dark-colored portion 6 of another ribbon 600
Preferably, connection 2 is made at the midpoint of the cable span.

【0025】光伝送システムは一般的に、双方向性なの
で、増幅器間の中間点で交差させることが一般的に好都
合である。そのため、過剰な光パワー密度に関連する非
線形性は両方の方向で等しくなる。更に、相互接続され
たファイバは逆分散符号のものなので、ファイバ50−
1によりもたらされる正分散がファイバ50−2により
もたらされる負分散と等しいとすれば、累積分散はほぼ
ゼロまで低下させることができる。交差位置に影響する
その他の要因は、励起信号及び光信号のパワーレベルと
共に、ファイバの分散の大きさ、勾配及び符号などであ
る。
Since optical transmission systems are generally bidirectional, it is generally convenient to cross at an intermediate point between the amplifiers. As such, the non-linearities associated with excess optical power density are equal in both directions. Further, since the interconnected fibers are of inverse dispersion sign, the fiber 50-
Assuming that the positive dispersion provided by 1 is equal to the negative dispersion provided by fiber 50-2, the cumulative dispersion can be reduced to nearly zero. Other factors that affect the intersection location include the magnitude, slope and sign of the fiber dispersion, as well as the power levels of the excitation and optical signals.

【0026】本発明によるラマン増幅光伝送システム8
0の一例を図8に示す。この実施態様では、システム8
0は各方向において、10Gb/sで動作し、図示され
ていないが光源も有する。この光源は、1530〜15
65nmの範囲内で多数の波長分割多重チャネルλ1
・・λnを生成する。各チャネルは約1.6nmの間隔
で分離されており、各チャネルは約2.5Gb/sの速
度で動作する。増幅器81−84は、1530〜156
5nmの範囲内で有効な増幅をもたらす、エルビウムド
ープトファイバ増幅器(EDFA)である。これら増幅
器の出力における光伝送信号のパワーレベルは十分に高
い。このパワーレベルは大有効断面積ファイバを使用す
ることが望ましい。従って、左から右方向では、多重チ
ャネルは増幅器81を介して、長さL1にわたって延び
るケーブル500−1内の大有効断面積ファイバ50−
1内に発射される。この箇所で、多重光伝送信号λ1
・・λnのパワーレベルは、大有効断面積ファイバの使
用がもはや必要とされないレベルにまで低下される。単
一モードファイバの場合、パワー低下速度は例えば、約
0.2dB/kmである。次いで、交差スプライス接続
85を、長さL2にわたって延びる小有効断面積ファイ
バ50−2に、好ましくは中間スパンにおいて形成す
る。ケーブル500−1及び500−2は互いに同一で
あり、大有効断面積ファイバと小有効断面積ファイバの
両方を含む図5に示されるようなケーブルである。好都
合なことに、このケーブルはスプライス接続を形成する
ために任意の便宜な箇所で切断できる。
Raman amplified optical transmission system 8 according to the present invention
An example of 0 is shown in FIG. In this embodiment, system 8
0 operates at 10 Gb / s in each direction and also has a light source, not shown. This light source is 1530-15
A large number of wavelength division multiplexed channels λ 1.
Generate λ n . Each channel is separated by about 1.6 nm and each channel operates at a rate of about 2.5 Gb / s. Amplifiers 81-84 are 1530-156
An erbium-doped fiber amplifier (EDFA) that provides effective amplification in the 5 nm range. The power level of the optical transmission signal at the output of these amplifiers is sufficiently high. This power level desirably uses a large effective area fiber. Thus, in the right direction from the left, multi-channel via an amplifier 81, a large-effective-area fiber in the cable 500-1 extending over a length L 1 50-
Fired into 1. At this point, the multiplexed optical transmission signal λ 1
The power level of λ n is reduced to a level where the use of large effective area fibers is no longer required. For a single mode fiber, the power reduction rate is, for example, about 0.2 dB / km. A cross-splice connection 85 is then formed in the small effective area fiber 50-2 extending over the length L2, preferably at the mid-span. Cables 500-1 and 500-2 are identical to each other and are cables as shown in FIG. 5 including both large effective area fibers and small effective area fibers. Advantageously, the cable can be cut at any convenient point to form a splice connection.

【0027】左から右方向に継続的に、波長分割マルチ
プレクサ(WDM)87は光伝送信号λ1・・・λnをE
DFA82へ配向し、かつ、ラマン増幅器88からの光
励起信号を逆伝送方向で光ファイバ50−2へ配向す
る。光励起信号は任意の方向又は両方向から、かつ、フ
ァイバ50−2の長さに沿った任意の地点で、ファイバ
50−2へ発射することができる。光伝送システム80
は右から左方向へも同様に動作し、ケーブル500−1
内の光ファイバ50−2は、増幅を行うために前記のよ
うな方法でラマン増幅器89及びWDM86を介して逆
励起される。EDFA81−84も光励起エネルギー源
(図示されていない)を必要とし、本発明では必ずしも
必要ではないが、EDFAは、ファイバ50−2内の誘
導ラマン散乱によりもたらされる増幅と一緒に都合良く
作動する。ファイバ50−1及びファイバ50−2の代
表的な仕様を下記に示す。
The continuously from left to right, a wavelength division multiplexer (WDM) 87 is an optical transmission signal λ 1 ··· λ n E
The optical pump signal from the Raman amplifier 88 is directed to the optical fiber 50-2 in the reverse transmission direction. The optical excitation signal can be launched into fiber 50-2 from any or both directions, and at any point along the length of fiber 50-2. Optical transmission system 80
Operates similarly from right to left, and the cable 500-1
The optical fiber 50-2 is pumped back through the Raman amplifier 89 and the WDM 86 in the manner described above to perform amplification. The EDFAs 81-84 also require an optical excitation energy source (not shown), and although not required for the present invention, the EDFAs operate conveniently with amplification provided by stimulated Raman scattering in the fiber 50-2. Typical specifications of the fiber 50-1 and the fiber 50-2 are shown below.

【0028】 大有効断面積ファイバ仕様 1550nmにおける減衰 0.17dB/km 1550nmにおけるモード野直径 11.8μm クラッド層直径 125±1.0μm カットオフ周波数 <1450nm(2m基準長) 1550nmにおける分散 21.5ps/nm・km 相対的分散勾配 0.0030nm-1 有効断面積 110μm2 被膜直径 245±10μm 耐力試験 100kspi Large effective area fiber specification Attenuation at 1550 nm 0.17 dB / km Mode field diameter at 1550 nm 11.8 μm Cladding layer diameter 125 ± 1.0 μm Cutoff frequency <1450 nm (2 m reference length) Dispersion at 1550 nm 21.5 ps / nm · km Relative dispersion gradient 0.0030 nm -1 Effective area 110 μm 2 Coating diameter 245 ± 10 μm Yield test 100 kspi

【0029】 小有効断面積ファイバ仕様 1550nmにおける減衰 0.23dB/km 1550nmにおけるモード野直径 6.9μm クラッド層直径 125±1.0μm カットオフ周波数 <1450nm(2m基準長) 1550nmにおける分散 −17.7ps/nm・km 相対的分散勾配 0.0033nm-1 有効断面積 35μm2 被膜直径 245±10μm 耐力試験 100kspi Small effective area fiber specification Attenuation at 1550 nm 0.23 dB / km Mode field diameter at 1550 nm 6.9 μm Cladding layer diameter 125 ± 1.0 μm Cutoff frequency <1450 nm (2 m reference length) Dispersion at 1550 nm −17.7 ps / Nm · km Relative dispersion gradient 0.0033nm -1 Effective area 35μm 2 Coating diameter 245 ± 10μm Yield test 100kspi

【0030】前記のファイバはラマン増幅光伝送システ
ムと共に使用することが好ましいが、例えば、本発明で
使用するのに好適な、異なる有効断面積、異なる分散符
号及び異なる分散勾配を有する多数のその他のファイバ
もLucent Technologies社及びCorning, Inc.社から市販
されている。実際、現場作業者は、様々なシステム設計
問題を解決するために、大有効断面積ファイバと小有効
断面積ファイバとの任意の組合せを容易に選択すること
ができる。以上、本発明の様々な特定的な実施態様につ
いて説明してきたが、前記の実施態様で述べた具体的条
件は適宜変更することができる。例えば、本発明の光伝
送システムで使用される光源波長(λ s)は1530n
m〜1565nmの波長領域外であることもでき、交差
接続は中間スパン以外の地点(すなわち、L1≠L2)で
行うこともでき、小有効断面積ファイバと異なる本数の
大有効断面積ファイバを有するケーブルを使用すること
もでき、光源波長において異なる大きさの大有効断面積
と小有効断面積を有するファイバを含有するケーブルを
使用することもでき、大有効断面積ファイバと小有効断
面積ファイバの他に更に別のファイバを有するケーブル
を使用することもでき、また、前記実施態様で例証され
た構造と異なる構造を有するケーブル(例えば、管状部
材又は補強部材を有しない光ケーブル)を使用すること
もできる。
The fiber is a Raman amplification optical transmission system.
Although it is preferable to use them together with the system, for example, in the present invention,
Different effective area, different dispersion mark, suitable for use
And other fibers with different dispersion gradients
Also available from Lucent Technologies and Corning, Inc.
Have been. In fact, field workers have various system designs
In order to solve the problem, large effective area fiber and small effective area
Easy selection of any combination with cross-section fiber
Can be. The various specific embodiments of the present invention have been described above.
Has been described, but the specific article described in the above embodiment is
The matter can be changed as appropriate. For example, the optical transmission of the present invention
Light source wavelength (λ s) Is 1530n
m can be outside the wavelength range of 1565 nm
The connection is made at a point other than the middle span (ie, L1≠ LTwo)so
It is possible to use a different number of fibers with a small effective area fiber.
Using cables with large effective area fibers
Large effective area of different size at light source wavelength
And a cable containing a fiber with a small effective area
Can be used for large effective area fiber and small effective area
Cable with additional fiber in addition to area fiber
Can also be used, and also illustrated in the above embodiment.
Cable with a different structure from the
Optical cables without materials or reinforcing members)
Can also.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光伝送システムにおけるラマン増幅器効率を増大させる
高パワー密度の必要性と、非線形作用を低減させる低パ
ワー密度の必要性とを調和させることができる。すなわ
ち、高パワー光信号の伝送用には、パワー密度及び非線
形性が低減されるので、大有効断面積ファイバを使用す
ることが望ましい。逆に、小有効断面積ファイバはラマ
ンポンピングが導入されるファイバ位置において望まし
い。なぜなら、励起エネルギーのパワー密度が増大する
ときに、増幅が高まるからである。これら2つの明らか
に矛盾した要望は、信号エネルギーが高いところで大有
効断面積ファイバを使用し、逆ラマンポンピングに沿っ
て信号エネルギーが低いところで小有効断面積ファイバ
を使用することにより解決される。従って、或る地点
(交差点)において、大有効断面積ファイバと小有効断
面積ファイバとを相互接続すれば本発明の効果が得られ
る。
As described above, according to the present invention,
The need for high power density to increase Raman amplifier efficiency in optical transmission systems can be balanced with the need for low power density to reduce nonlinear effects. That is, for transmission of a high power optical signal, it is desirable to use a fiber having a large effective area because the power density and the nonlinearity are reduced. Conversely, small effective area fibers are desirable at the fiber locations where Raman pumping is introduced. This is because amplification increases when the power density of the excitation energy increases. These two apparently conflicting needs are solved by using a large effective area fiber where the signal energy is high and using a small effective area fiber where the signal energy is low along reverse Raman pumping. Therefore, if a large effective area fiber and a small effective area fiber are interconnected at a certain point (intersection), the effect of the present invention can be obtained.

【0032】特許請求の範囲に発明の構成要件の後に括
弧で記載した番号がある場合は、構成要件と実施例と対
応づけて発明を容易に理解させる為のものであり、特許
請求の範囲の解釈に用いるべきものではない。
In the claims, the numbers in parentheses after the constituent elements of the invention are for making the invention easier to understand by associating the constituent elements with the embodiments. It should not be used for interpretation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】逆励起ラマン増幅を使用する光伝送システムの
模式的構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical transmission system using inverse pump Raman amplification.

【図2】分光器で使用される測定単位であるTHzとc
-1の単位で示される、励起信号と伝送信号との間のチ
ャネル分離の関数として、溶融シリカファイバのラマン
利得係数を示すグラフ図である。
FIG. 2: THz and c, the units of measurement used in the spectrometer
FIG. 4 is a graph illustrating the Raman gain factor of a fused silica fiber as a function of channel separation between the excitation signal and the transmission signal, expressed in units of m −1 .

【図3】異なる有効断面積を有する光ファイバについて
ラマン増幅を用いる光伝送システムにおける光パワー対
距離の関係を示すグラフ図である。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between optical power and distance in an optical transmission system using Raman amplification for optical fibers having different effective cross-sectional areas.

【図4】異なる有効断面積を有する光ファイバのラマン
増幅における光信号対雑音比率を示すグラフ図である。
FIG. 4 is a graph showing an optical signal-to-noise ratio in Raman amplification of optical fibers having different effective areas.

【図5】本発明による、異なる有効断面積を有する光フ
ァイバ束を含有するケーブルの斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view of a cable containing optical fiber bundles having different effective areas according to the present invention.

【図6】本発明による、異なる有効断面積を有する光フ
ァイバの平面状アレイを含有するケーブルの斜視図であ
る。
FIG. 6 is a perspective view of a cable containing a planar array of optical fibers having different effective areas according to the present invention.

【図7】図6に示されるような種類の光ファイバ間にお
ける溶融スプライシングによる相互接続の一例を示す斜
視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing an example of interconnection by fusion splicing between optical fibers of the type shown in FIG.

【図8】エルビウム増幅器とラマン増幅器の両方を有す
る光伝送システムにおいて図5に示されるような光ケー
ブルを使用するブロック図である。
8 is a block diagram using an optical cable as shown in FIG. 5 in an optical transmission system having both an erbium amplifier and a Raman amplifier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 送信機 11,12 光ファイバ 15 波長分割マルチプレクサ(WDM) 16 ラマン増幅器 20 受信機 50−1,50−2 光ファイバ束 51 結束糸 52 管状部材 53 吸水テープ 54 補強部材 55 外側ジャケット 60−1,60−2 ファイバ群 61 明色部分 62 暗色部分 65 マトリックス結合部材 75 接続 80 ラマン増幅光伝送システム 81,82,83,84 エルビウムドープトファイバ
増幅器(EDFA) 85 交差スプライス 87 波長分割マルチプレクサ(WDM) 88 ラマン増幅器 100 光伝送システム 500,600 光ケーブル
Reference Signs List 10 transmitter 11, 12 optical fiber 15 wavelength division multiplexer (WDM) 16 Raman amplifier 20 receiver 50-1, 50-2 optical fiber bundle 51 binding thread 52 tubular member 53 water absorbing tape 54 reinforcing member 55 outer jacket 60-1, Reference Signs List 60-2 Fiber group 61 Light color portion 62 Dark color portion 65 Matrix coupling member 75 Connection 80 Raman amplification optical transmission system 81, 82, 83, 84 Erbium-doped fiber amplifier (EDFA) 85 Cross splice 87 Wavelength division multiplexer (WDM) 88 Raman amplifier 100 Optical transmission system 500,600 Optical cable

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Mountain Avenue, Murray Hill, New Je rsey 07974−0636U.S.A. (72)発明者 アーサー エフ ジュディ アメリカ合衆国、30306 ジョージア州、 アトランタ、モーニングサイド ドライブ 1461 N Fターム(参考) 2H001 BB04 BB15 BB19 BB21 KK02 PP01 2H050 AB03Z AC13 AC38 AD01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (71) Applicant 596077259 600 Mountain Avenue, Murray Hill, New Jersey 07974-0636 U.S.A. S. A. (72) Inventor Arthur F. Judy Morningside Drive, Atlanta, Georgia, 30306 United States of America 1461 NF term (reference) 2H001 BB04 BB15 BB19 BB21 KK02 PP01 2H050 AB03Z AC13 AC38 AD01

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第一のタイプの1本以上の単一モード光
ファイバ(50−1、60−1)と第二のタイプの1本
以上の光ファイバ(50−2、60−2)とからなり、
両方のタイプの光ファイバとも光源波長λsの光信号を
伝送するのに適している光ケーブル(500,600)
において、 前記第一のタイプの光ファイバは、前記第二のタイプの
光ファイバの有効断面積よりもかなり大きな有効断面積
を有する、ことを特徴とする光ケーブル。
1. One or more single mode optical fibers (50-1, 60-1) of a first type and one or more optical fibers (50-2, 60-2) of a second type. Consisting of
Optical cables (500, 600), both types of optical fiber, suitable for transmitting optical signals of light source wavelength λ s
The optical cable according to claim 1, wherein the first type of optical fiber has an effective area that is considerably larger than the effective area of the second type of optical fiber.
【請求項2】 前記第一のタイプの光ファイバ(50−
1)の有効断面積はAeff≧70μm2であり、前記第二
のタイプの光ファイバ(50−2)の有効断面積はA
eff≦60μm2である、ことを特徴とする請求項1に記
載の光ケーブル(500)。
2. The optical fiber of the first type (50-
The effective area of 1) is A eff ≧ 70 μm 2 , and the effective area of the second type of optical fiber (50-2) is A
The optical cable (500) according to claim 1, wherein eff ≦ 60 μm 2 .
【請求項3】 前記第一のタイプの光ファイバ(50−
1)は1550nmにおいて正分散を有し、前記第二の
タイプの光ファイバ(50−2)1550nmにおいて
負分散を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の光
ケーブル(500)。
3. The optical fiber of the first type (50-
The optical cable (500) of claim 1, wherein 1) has a positive dispersion at 1550 nm and the second type of optical fiber (50-2) has a negative dispersion at 1550 nm.
【請求項4】 前記ケーブルは、 (a)前記第一及び第二のタイプの光ファイバを包封する
プラスチック製管状部材(52)と、 (b)前記管状部材を包封するプラスチック製ジャケット
(55)と、 (c)前記ケーブル内に配設された1本以上の補強部材
(54)とを更に有する、ことを特徴とする請求項1に
記載の光ケーブル(500)。
4. The cable comprises: (a) a plastic tubular member (52) for enclosing the first and second types of optical fibers; and (b) a plastic jacket (enclosed) for enclosing the tubular member. 55. The optical cable (500) of claim 1, further comprising: (c) one or more reinforcing members (54) disposed within the cable.
【請求項5】 前記第一のタイプの光ファイバ(50−
1)と前記第二のタイプの光ファイバ(50−2)はそ
れぞれ同じ本数である、ことを特徴とする請求項1に記
載の光ケーブル(500)。
5. The optical fiber of the first type (50-
The optical cable (500) according to claim 1, wherein 1) and the second type of optical fiber (50-2) have the same number, respectively.
【請求項6】 前記第一のタイプの光ファイバ(60−
1)及び前記第二のタイプの光ファイバ(60−2)
は、平面状アレイとして一緒に結合されており、前記光
ファイバは互いに概ね平行な長手軸を有する、ことを特
徴とする請求項1に記載の光ケーブル(600)。
6. The first type of optical fiber (60-
1) and the second type of optical fiber (60-2)
The optical cable (600) of claim 1, wherein the optical fibers are coupled together as a planar array, the optical fibers having longitudinal axes that are generally parallel to one another.
【請求項7】 前記ケーブルは、 (a)前記平面状アレイを包封するプラスチック製管状部
材と、 (b)前記管状部材を包封するプラスチック製ジャケット
と、 (c)前記ケーブル内に配設された1本以上の補強部材と
を更に有する、ことを特徴とする請求項6に記載の光ケ
ーブル(600)。
7. The cable comprises: (a) a plastic tubular member enclosing the planar array; (b) a plastic jacket enclosing the tubular member; and (c) disposed within the cable. The optical cable (600) of claim 6, further comprising one or more reinforcing members provided.
【請求項8】 前記第一のタイプの光ファイバ(50−
1)は一緒に第一のユニットに組み立てられ、そして、
バインダー(51)で巻き束ねられ、また、前記第二の
タイプの光ファイバ(50−2)は一緒に第二のユニッ
トに組み立てられ、そして、バインダーで巻き束ねられ
る、ことを特徴とする請求項1に記載の光ケーブル(5
00)。
8. The optical fiber of the first type (50-
1) is assembled together in the first unit, and
The optical fiber of the second type (50-2) is wound together with a binder (51) and assembled together in a second unit and wound with a binder. The optical cable (5
00).
【請求項9】 前記ケーブルは、 (a)前記第一及び第二のユニットを包封するプラスチッ
ク製管状部材(52)と、 (b)前記管状部材を包封するプラスチック製ジャケット
(55)と、 (c)前記ケーブル内に配設された1本以上の補強部材
(54)とを更に有する、ことを特徴とする請求項1に
記載の光ケーブル(500)。
9. The cable comprises: (a) a plastic tubular member (52) for enclosing the first and second units; and (b) a plastic jacket (55) for enclosing the tubular member. The optical cable (500) according to claim 1, further comprising: (c) one or more reinforcing members (54) disposed within the cable.
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